JPH06257021A - チョップトファイバーストランドの製造方法 - Google Patents
チョップトファイバーストランドの製造方法Info
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- JPH06257021A JPH06257021A JP6013376A JP1337694A JPH06257021A JP H06257021 A JPH06257021 A JP H06257021A JP 6013376 A JP6013376 A JP 6013376A JP 1337694 A JP1337694 A JP 1337694A JP H06257021 A JPH06257021 A JP H06257021A
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- D—TEXTILES; PAPER
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 チョップトファイバーストランドの製造方法
を提供する。 【構成】 （１）揮発性のサイズ剤を含んで成る液体で
連続アンサイズファイバートウを湿らせること、（２）
液体状態にあるサイズ剤で湿っている間に前記ファイバ
ーを前もって決定された大きさに細断すること、そして
（３）揮発によってサイズ剤を除去するとともにファイ
バー内において何らの構造変化も生じない温度及び圧力
にチョップトファイバーを暴露することによって、チョ
ップトファイバーストランドが製造される。アンサイズ
ファイバーの束は高い嵩密度を有し、そして空気中又は
他の媒質中に容易に分散して個々のフィラメント又は個
々のフィラメントの少数の群になる。本方法はポリアク
リロニトリル由来のカーボンファイバーの高嵩密度包装
を作るのに特に有用である。
を提供する。 【構成】 （１）揮発性のサイズ剤を含んで成る液体で
連続アンサイズファイバートウを湿らせること、（２）
液体状態にあるサイズ剤で湿っている間に前記ファイバ
ーを前もって決定された大きさに細断すること、そして
（３）揮発によってサイズ剤を除去するとともにファイ
バー内において何らの構造変化も生じない温度及び圧力
にチョップトファイバーを暴露することによって、チョ
ップトファイバーストランドが製造される。アンサイズ
ファイバーの束は高い嵩密度を有し、そして空気中又は
他の媒質中に容易に分散して個々のフィラメント又は個
々のフィラメントの少数の群になる。本方法はポリアク
リロニトリル由来のカーボンファイバーの高嵩密度包装
を作るのに特に有用である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチョップトカーボンファ
イバーストランドの製造方法に関する。
イバーストランドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】カーボンファイバーは、宇宙からスポー
ツ用品の範囲の種々の用途において強化材として使用さ
れている。改善された機械特性を達成するために、これ
らのファイバーは典型的には複合材料製品を製造するた
めにプレプレグの形態かまたはフィラメント巻材料のい
ずれかとして使用される。しかし、最適な機械特性未満
で許容される用途または電気特性のような他の物理的特
性が重要である用途において、チョップト（chopped）
ファイバーも経費を減じるためにサイズ剤が施されるか
（sized）、又はアンサイズ（unsized）の状態のいずれ
かで使用される。
ツ用品の範囲の種々の用途において強化材として使用さ
れている。改善された機械特性を達成するために、これ
らのファイバーは典型的には複合材料製品を製造するた
めにプレプレグの形態かまたはフィラメント巻材料のい
ずれかとして使用される。しかし、最適な機械特性未満
で許容される用途または電気特性のような他の物理的特
性が重要である用途において、チョップト（chopped）
ファイバーも経費を減じるためにサイズ剤が施されるか
（sized）、又はアンサイズ（unsized）の状態のいずれ
かで使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アンサイズカーボンフ
ァイバー（unsized carbon fiber）の取扱に関係する問
題の１つは、それらが互いに分離する傾向である。結果
として、アンサイズカーボンファイバーを「毛羽立ち
（fluffing）」なしにより短い長さへと細断することが
できない。これは乾燥したチョップトファイバーが非常
に低い嵩密度を有するという結果を招く。低嵩密度は材
料を取扱い難くするので、多くの用途においてこの低嵩
密度は不利である。
ァイバー（unsized carbon fiber）の取扱に関係する問
題の１つは、それらが互いに分離する傾向である。結果
として、アンサイズカーボンファイバーを「毛羽立ち
（fluffing）」なしにより短い長さへと細断することが
できない。これは乾燥したチョップトファイバーが非常
に低い嵩密度を有するという結果を招く。低嵩密度は材
料を取扱い難くするので、多くの用途においてこの低嵩
密度は不利である。
【０００４】したがって、ファイバーは典型的には、フ
ァイバーを互いに保持しそして細断中及び細断後に束を
保護する不揮発性のサイズ剤でサイズ剤が施される。こ
のサイズ剤は一般にファイバーが強化しようとする樹脂
状母材と相溶性であるように選択され、そしてそれ自体
サイズ剤はチョップトファイバーの束及び複合製品の一
部となる。サイズ剤がファイバー上に残るので、サイズ
剤が母材樹脂と相溶性である場合にだけであるがそれら
が母材樹脂中に加えられるまで容易には分散しない。
ァイバーを互いに保持しそして細断中及び細断後に束を
保護する不揮発性のサイズ剤でサイズ剤が施される。こ
のサイズ剤は一般にファイバーが強化しようとする樹脂
状母材と相溶性であるように選択され、そしてそれ自体
サイズ剤はチョップトファイバーの束及び複合製品の一
部となる。サイズ剤がファイバー上に残るので、サイズ
剤が母材樹脂と相溶性である場合にだけであるがそれら
が母材樹脂中に加えられるまで容易には分散しない。
【０００５】チョップトファイバーの束を互いに保持す
るための他の方法も開示されている。例えば、日本特許
出願ＪＰ５２−０７４０２９号は長ファイバーを一方向
に配列しそして水のような結合剤でそれらを固化してブ
ロックを形成する。ブロックを次に固定された厚さにス
ライスしそして結合剤を除去する。この方法はどのよう
なファイバーにも適用できる。
るための他の方法も開示されている。例えば、日本特許
出願ＪＰ５２−０７４０２９号は長ファイバーを一方向
に配列しそして水のような結合剤でそれらを固化してブ
ロックを形成する。ブロックを次に固定された厚さにス
ライスしそして結合剤を除去する。この方法はどのよう
なファイバーにも適用できる。
【０００６】複合構造物中の強化材として使用されるの
に加えて、チョップトカーボンファイバーは軍事用の乗
物をミリメーター波レーダーから覆い隠すために空気中
に分散されることができる。これらのチョップトファイ
バーは後の分散のために包装されなければならず、そし
てその包装品の体積は大量の短ファイバーを取り扱うた
めに重大である。もし包装密度が低いと、あまりにも大
きな体積が占められそしてファイバーは軍事用の乗物の
限られた範囲内で輸送できない。
に加えて、チョップトカーボンファイバーは軍事用の乗
物をミリメーター波レーダーから覆い隠すために空気中
に分散されることができる。これらのチョップトファイ
バーは後の分散のために包装されなければならず、そし
てその包装品の体積は大量の短ファイバーを取り扱うた
めに重大である。もし包装密度が低いと、あまりにも大
きな体積が占められそしてファイバーは軍事用の乗物の
限られた範囲内で輸送できない。
【０００７】現在入手可能なものよりもさらに密に充填
されたチョップトファイバーの包装品は、包装体積が劇
的に減じるられることができそしてさらに多くの重量の
ファイバーが限られた体積で運ばれることができるので
貴重であろう。またファイバーは、空気中または複合構
造物の製造に使用される母材樹脂のような他の媒質中の
いずれかに容易に分散されなければならない。
されたチョップトファイバーの包装品は、包装体積が劇
的に減じるられることができそしてさらに多くの重量の
ファイバーが限られた体積で運ばれることができるので
貴重であろう。またファイバーは、空気中または複合構
造物の製造に使用される母材樹脂のような他の媒質中の
いずれかに容易に分散されなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】チョップトファイバース
トランドの製造のための本発明の方法は、次の順次工
程：（１）揮発性のサイズ剤を含んで成る液体で連続ア
ンサイズファイバートウを湿らせること、（２）前記フ
ァイバーを前もって決定された長さに細断すること、そ
して（３）揮発によってサイズ剤を除去するとともにフ
ァイバー内において何らの構造変化も生じない温度及び
圧力に、細断されたファイバーを暴露することを特徴と
する。
トランドの製造のための本発明の方法は、次の順次工
程：（１）揮発性のサイズ剤を含んで成る液体で連続ア
ンサイズファイバートウを湿らせること、（２）前記フ
ァイバーを前もって決定された長さに細断すること、そ
して（３）揮発によってサイズ剤を除去するとともにフ
ァイバー内において何らの構造変化も生じない温度及び
圧力に、細断されたファイバーを暴露することを特徴と
する。
【０００９】また本発明にしたがって、細断されたトウ
は細断後に包装されるかまたは揮発により液体を除去す
る前に樹脂母材中に分散されることができる。所望によ
り、幾分高い嵩密度の圧縮されたファイバーの包装品を
製造するために包装の間に圧力を加えることができる。
は細断後に包装されるかまたは揮発により液体を除去す
る前に樹脂母材中に分散されることができる。所望によ
り、幾分高い嵩密度の圧縮されたファイバーの包装品を
製造するために包装の間に圧力を加えることができる。
【００１０】本方法は特にポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）由来のアンサイズカーボンファイバーの高嵩密度包
装品の製造に有用である。
Ｎ）由来のアンサイズカーボンファイバーの高嵩密度包
装品の製造に有用である。
【００１１】本発明の方法は細断後に容易に除去される
サイズ剤によってファイバートウを被覆するための方法
を提供する。チョップトファイバーの束は高嵩密度にお
いて改善された取扱及び包装特性を示す。包装及びサイ
ズ剤の除去の後に密に充填されたアンサイズチョップト
ファイバーは空気または他の媒質中に容易に個々の微細
なファイバーまたは個々のファイバーの小群へと容易に
分散される。本発明の方法によって製造されたアンサイ
ズチョップトファイバーはファイバーの密度の約２０％
より大きい嵩密度を示す。
サイズ剤によってファイバートウを被覆するための方法
を提供する。チョップトファイバーの束は高嵩密度にお
いて改善された取扱及び包装特性を示す。包装及びサイ
ズ剤の除去の後に密に充填されたアンサイズチョップト
ファイバーは空気または他の媒質中に容易に個々の微細
なファイバーまたは個々のファイバーの小群へと容易に
分散される。本発明の方法によって製造されたアンサイ
ズチョップトファイバーはファイバーの密度の約２０％
より大きい嵩密度を示す。
【００１２】連続アンサイズファイバートウを液体の揮
発性サイズ剤で湿らせることによって、ファイバーの束
は細断中に圧縮状態で互いに保持される。液体状態のサ
イズ剤で湿っている、チョップトファイバーの束は、次
に嵩密度を最大限にするために包装中この圧縮された状
態に維持される。細断前にサイズ剤が施されたファイバ
ーの束は、アンサイズファイバーを細断したファイバー
の束よりもかなり小さな容積を占め、したがってより高
い嵩密度を有する。ファイバーは、サイズ剤をそれを揮
発することによって除去するような温度と圧力の条件に
暴露され、好ましくは包装後又は熱可塑性若しくは熱硬
化性樹脂のようないくつかの他の材料と混合した後に暴
露される。替わりにサイズ剤はチョップトファイバーか
ら包装又は混合前に除去できる。
発性サイズ剤で湿らせることによって、ファイバーの束
は細断中に圧縮状態で互いに保持される。液体状態のサ
イズ剤で湿っている、チョップトファイバーの束は、次
に嵩密度を最大限にするために包装中この圧縮された状
態に維持される。細断前にサイズ剤が施されたファイバ
ーの束は、アンサイズファイバーを細断したファイバー
の束よりもかなり小さな容積を占め、したがってより高
い嵩密度を有する。ファイバーは、サイズ剤をそれを揮
発することによって除去するような温度と圧力の条件に
暴露され、好ましくは包装後又は熱可塑性若しくは熱硬
化性樹脂のようないくつかの他の材料と混合した後に暴
露される。替わりにサイズ剤はチョップトファイバーか
ら包装又は混合前に除去できる。
【００１３】本発明の方法は、液体の揮発性サイズ剤に
不溶性のいずれの有機又は無機ファイバー又はこれらの
混合物の連続ファイバートウと共に使用できる。適切な
無機ファイバーはカーボンファイバー、ガラスファイバ
ー、セラミックファイバー、及び金属（例えばホウ素）
ファイバー並びにこれらの混合物を含む。本発明は特に
ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）由来のカーボンファイ
バーに有用である。
不溶性のいずれの有機又は無機ファイバー又はこれらの
混合物の連続ファイバートウと共に使用できる。適切な
無機ファイバーはカーボンファイバー、ガラスファイバ
ー、セラミックファイバー、及び金属（例えばホウ素）
ファイバー並びにこれらの混合物を含む。本発明は特に
ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）由来のカーボンファイ
バーに有用である。
【００１４】アンサイズ連続トウは揮発性のサイズ剤と
共に湿潤される。「揮発性」とは、サイズ剤が低沸点、
高蒸気圧の液体であることを意味する。好ましいサイズ
剤は、例えば水、アルコール、ケトン、塩素化炭化水
素、及びこれらの混合物を含む。安価で無毒でありそし
て後に環境の問題を生じないので、水が最も好ましい。
ファイバートウ上の揮発性のサイズ剤の濃度は典型的に
は湿潤ファイバーの５〜７５重量％の範囲にあり、好ま
しくは１０〜４０重量％である。サイズ剤は、ファイバ
ー間の摩擦を減じるために、サイズ剤が除去されたとき
に後に残る例えば粉末化黒鉛などの材料を含んでもよ
い。
共に湿潤される。「揮発性」とは、サイズ剤が低沸点、
高蒸気圧の液体であることを意味する。好ましいサイズ
剤は、例えば水、アルコール、ケトン、塩素化炭化水
素、及びこれらの混合物を含む。安価で無毒でありそし
て後に環境の問題を生じないので、水が最も好ましい。
ファイバートウ上の揮発性のサイズ剤の濃度は典型的に
は湿潤ファイバーの５〜７５重量％の範囲にあり、好ま
しくは１０〜４０重量％である。サイズ剤は、ファイバ
ー間の摩擦を減じるために、サイズ剤が除去されたとき
に後に残る例えば粉末化黒鉛などの材料を含んでもよ
い。
【００１５】湿潤後、液体で湿ったファイバートウは切
断又は細断装置で細断されて前もって決定された長さ、
好ましくは１〜５０ｍｍそしてさらに好ましくは５〜２
５ｍｍ、に細断される。細断後、チョップトファイバー
の束は適切な包装容器中に充填することができ、又はチ
ョップトファイバーの束は複合材料を形成するために樹
脂母材に添加できる。
断又は細断装置で細断されて前もって決定された長さ、
好ましくは１〜５０ｍｍそしてさらに好ましくは５〜２
５ｍｍ、に細断される。細断後、チョップトファイバー
の束は適切な包装容器中に充填することができ、又はチ
ョップトファイバーの束は複合材料を形成するために樹
脂母材に添加できる。
【００１６】使用される際、包装容器は、嵩密度を最大
限にするためにチョップトファイバーを同じ平面に整列
するように充填できるものが好ましい。所望により、嵩
密度を最大限にするために、包装の間に例えばピストン
等によって容器内にファイバーを押し込むために圧力を
加えることができる。そのような方法においては、容器
は部分的にファイバーによって満たされ、ファイバーは
圧縮され、追加のファイバーが加えられそしてチョップ
トファイバーによって容器が完全に満たされるまでこれ
らの工程が繰り返される。包装の前又は後のいずれか
に、ファイバーはサイズ剤を揮発することによってそれ
を除去する温度と圧力の状態に暴露される。使用される
温度は好ましくは採用されるサイズ剤の沸点よりも高
く、そしてファイバー内で何らかの構造変化が起こる温
度よりも低い。しかし、より低い温度及び減じられた圧
力の組合せもサイズ剤を除去するために用いられること
ができる。構造変化によって意味されるものは例えばピ
ッチ由来のファイバーの不融化及び炭化の間に起こる変
化のような、ファイバー内のすべての化学的又は形態学
的変化である。水がサイズ剤として使用されるときは、
大気圧（１ｋｇ／ｃｍ2,１４．７ｐｓｉ）において、８
０℃〜２００℃、さらに好ましくは９５℃〜１５０℃の
範囲の温度で水が除去される。一旦サイズ剤が除去され
れば、ファイバーは容易に空気又は他の媒質中に分散し
て個々のフィラメント又は個々のフィラメントの少数の
集団になる。
限にするためにチョップトファイバーを同じ平面に整列
するように充填できるものが好ましい。所望により、嵩
密度を最大限にするために、包装の間に例えばピストン
等によって容器内にファイバーを押し込むために圧力を
加えることができる。そのような方法においては、容器
は部分的にファイバーによって満たされ、ファイバーは
圧縮され、追加のファイバーが加えられそしてチョップ
トファイバーによって容器が完全に満たされるまでこれ
らの工程が繰り返される。包装の前又は後のいずれか
に、ファイバーはサイズ剤を揮発することによってそれ
を除去する温度と圧力の状態に暴露される。使用される
温度は好ましくは採用されるサイズ剤の沸点よりも高
く、そしてファイバー内で何らかの構造変化が起こる温
度よりも低い。しかし、より低い温度及び減じられた圧
力の組合せもサイズ剤を除去するために用いられること
ができる。構造変化によって意味されるものは例えばピ
ッチ由来のファイバーの不融化及び炭化の間に起こる変
化のような、ファイバー内のすべての化学的又は形態学
的変化である。水がサイズ剤として使用されるときは、
大気圧（１ｋｇ／ｃｍ2,１４．７ｐｓｉ）において、８
０℃〜２００℃、さらに好ましくは９５℃〜１５０℃の
範囲の温度で水が除去される。一旦サイズ剤が除去され
れば、ファイバーは容易に空気又は他の媒質中に分散し
て個々のフィラメント又は個々のフィラメントの少数の
集団になる。
【００１７】本発明のアンサイズチョップトファイバー
の束はファイバーの密度の２０％よりも大きく、好まし
くは３３％よりも大きく、最も好ましくはファイバーの
密度の４０％よりも大きい嵩密度を有する。１.８ｇ／
ｃｃの密度のＰＡＮ由来のカーボンファイバーについて
は、そのファイバーは好ましくは０．４ｇ／ｃｃより大
きく、さらに好ましくは０．６ｇ／ｃｃよりも大きく、
最も好ましくは０．７５ｇ／ｃｃより大きな嵩密度を有
する。
の束はファイバーの密度の２０％よりも大きく、好まし
くは３３％よりも大きく、最も好ましくはファイバーの
密度の４０％よりも大きい嵩密度を有する。１.８ｇ／
ｃｃの密度のＰＡＮ由来のカーボンファイバーについて
は、そのファイバーは好ましくは０．４ｇ／ｃｃより大
きく、さらに好ましくは０．６ｇ／ｃｃよりも大きく、
最も好ましくは０．７５ｇ／ｃｃより大きな嵩密度を有
する。
【００１８】嵩密度は既知の容積の容器を占める乾燥フ
ァイバーの重さを量ること及びファイバーの集まりを容
器の容積によって分割することによって決定される。
ァイバーの重さを量ること及びファイバーの集まりを容
器の容積によって分割することによって決定される。
【００１９】チョップトファイバーの束は、複合構造物
の製造において熱可塑性又は熱硬化性母材樹脂用の強化
材として使用できる。それらはまたミリメーター波レー
ダー用の隠蔽剤としての用途のために空気中に分散でき
る。
の製造において熱可塑性又は熱硬化性母材樹脂用の強化
材として使用できる。それらはまたミリメーター波レー
ダー用の隠蔽剤としての用途のために空気中に分散でき
る。
【００２０】本明細書中において全ての部及び百分率は
他に注記しない限り重量による。
他に注記しない限り重量による。
【００２１】
【００２２】
【実施例１】デラウエア州ウイルミントン（Wilmingto
n,Delaware）のハーキュレス社（Hercules Incorporate
d）より入手できるアンサイズＡＵ４ １２Ｋ（トウ当
たり１２，０００フィラメント）カーボンファイバー
を、包装スプール（spool）から取り出したときに水で
噴霧した。存在する水の量は湿潤ファイバーの重量当た
りほぼ３５％であった。湿潤ファイバーを回転ファイバ
ー細断機に供給しそして０．６ｃｍ（０．２５インチ）
の長さに細断した。生じた湿潤チョップトファイバーを
次に既知の容積の容器内に詰め、そして続いて恒量にま
で乾燥した。この材料の嵩密度は計算により乾燥基準で
２９.９ ｌｂ／ｆｔ3 （０.４８ｇ／ｃｃ）であった。
n,Delaware）のハーキュレス社（Hercules Incorporate
d）より入手できるアンサイズＡＵ４ １２Ｋ（トウ当
たり１２，０００フィラメント）カーボンファイバー
を、包装スプール（spool）から取り出したときに水で
噴霧した。存在する水の量は湿潤ファイバーの重量当た
りほぼ３５％であった。湿潤ファイバーを回転ファイバ
ー細断機に供給しそして０．６ｃｍ（０．２５インチ）
の長さに細断した。生じた湿潤チョップトファイバーを
次に既知の容積の容器内に詰め、そして続いて恒量にま
で乾燥した。この材料の嵩密度は計算により乾燥基準で
２９.９ ｌｂ／ｆｔ3 （０.４８ｇ／ｃｃ）であった。
【００２３】
【実施例２】実施例１のように製造した湿潤チョップト
ファイバーをほぼ１.７５ｋｇ／ｃｍ2（２５ｐｓｉｇ）
のゲージ圧で手動により圧縮し、容器を満たした。乾燥
後に計算したこの材料の嵩密度は乾燥基準で４６.７ ｌ
ｂ／ｆｔ3 （０.７５ｇ／ｃｃ）であった。
ファイバーをほぼ１.７５ｋｇ／ｃｍ2（２５ｐｓｉｇ）
のゲージ圧で手動により圧縮し、容器を満たした。乾燥
後に計算したこの材料の嵩密度は乾燥基準で４６.７ ｌ
ｂ／ｆｔ3 （０.７５ｇ／ｃｃ）であった。
【００２４】
【比較例１】ハーキュレス社より入手できるアンサイズ
ＡＵ４ １２Ｋカーボンファイバーを回転細断機中で乾
燥細断して０.６ｃｍの長さにした。生じたチョップト
カーボンファイバーを透明プラスチック円盤でほぼ１.
７５ｋｇ／ｃｍ2（２５ｐｓｉｇ）のゲージ圧で手動に
より圧縮し、実施例２におけるものと同じ容器を満たし
た。計算したこの材料の嵩密度は乾燥基準で７.５ ｌｂ
／ｆｔ3 （０.１２ｇ／ｃｃ）であった。
ＡＵ４ １２Ｋカーボンファイバーを回転細断機中で乾
燥細断して０.６ｃｍの長さにした。生じたチョップト
カーボンファイバーを透明プラスチック円盤でほぼ１.
７５ｋｇ／ｃｍ2（２５ｐｓｉｇ）のゲージ圧で手動に
より圧縮し、実施例２におけるものと同じ容器を満たし
た。計算したこの材料の嵩密度は乾燥基準で７.５ ｌｂ
／ｆｔ3 （０.１２ｇ／ｃｃ）であった。
【００２５】
【実施例３】本実施例において使用したファイバーはデ
ラウエア州ウイルミントンのハーキュレス社より入手で
きるアンサイズＡＵ４，ＡＳ４（双方ともフィラメント
の直径〜７.５ミクロン）、及びＩＭＵ（直径〜５.５ミ
クロン）１２Ｋカーボンファイバーである。ＡＳ４カー
ボンファイバーは母材樹脂への粘着を改善するために電
気的に表面処理されている。ＡＵ４及びＩＭＵファイバ
ーは表面処理されていない。ファイバーを実施例１に記
述した方法にしたがって細断した。チョップトファイバ
ーの長さは０.６ｃｍ（０.２５”）及び０.３ｃｍ（０.
１２５”）であった。湿潤チョップトファイバーのそれ
ぞれの試料を、風袋を量った小さなアルミニウムの皿
〔内部直径（I.D.）＝５.０ｃｍ（１.９６４”）、面積
＝１９.５ｃｍ2（３.０３ｉｎ2）〕に移した。試料を次
に皿内において乾燥し、占有容積を測定して非圧縮又は
「自由（ｆｒｅｅ）」嵩密度を計算した。次に、透明な
プラスチック円盤をアルミニウムの皿の開口上にぴった
り合うように切断し、そして円盤を手動で押してファイ
バーをその最大圧縮まで圧縮した。圧縮した占有容積を
測定してぎっしり詰まった嵩密度を計算した。これらの
試料についての計算嵩密度を表１に示す。
ラウエア州ウイルミントンのハーキュレス社より入手で
きるアンサイズＡＵ４，ＡＳ４（双方ともフィラメント
の直径〜７.５ミクロン）、及びＩＭＵ（直径〜５.５ミ
クロン）１２Ｋカーボンファイバーである。ＡＳ４カー
ボンファイバーは母材樹脂への粘着を改善するために電
気的に表面処理されている。ＡＵ４及びＩＭＵファイバ
ーは表面処理されていない。ファイバーを実施例１に記
述した方法にしたがって細断した。チョップトファイバ
ーの長さは０.６ｃｍ（０.２５”）及び０.３ｃｍ（０.
１２５”）であった。湿潤チョップトファイバーのそれ
ぞれの試料を、風袋を量った小さなアルミニウムの皿
〔内部直径（I.D.）＝５.０ｃｍ（１.９６４”）、面積
＝１９.５ｃｍ2（３.０３ｉｎ2）〕に移した。試料を次
に皿内において乾燥し、占有容積を測定して非圧縮又は
「自由（ｆｒｅｅ）」嵩密度を計算した。次に、透明な
プラスチック円盤をアルミニウムの皿の開口上にぴった
り合うように切断し、そして円盤を手動で押してファイ
バーをその最大圧縮まで圧縮した。圧縮した占有容積を
測定してぎっしり詰まった嵩密度を計算した。これらの
試料についての計算嵩密度を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【比較例２】この試験では、アズコ社（ＡＺＫＯ Ｃｏ
ｒｐ．）より入手できるＤｒｙ ＦＯＲＴＡＦＩＬ ０.
６ｃｍ（１／４”）アンサイズチョップトカーボンファ
イバーを使用した。次の手順を用いて嵩密度を決定し
た。ほぼ３０ｇのチョップトファイバーを６２.０７ｃ
ｍ2の内部断面積のアルミニウムシリンダー内に充填し
た。ファイバー試料を圧縮するために５ポンドのプラン
ジャーを用い、そして圧縮された高さを記録した。次に
嵩密度が０.１２であると計算した。このファイバーの
第２回目の試料を１リットルのビーカーに「注いだ」。
使用したファイバーの重量を記録して占有容積を計算し
た。「自由」嵩密度が０.０３３ｇ／ｃｃであると計算
した。
ｒｐ．）より入手できるＤｒｙ ＦＯＲＴＡＦＩＬ ０.
６ｃｍ（１／４”）アンサイズチョップトカーボンファ
イバーを使用した。次の手順を用いて嵩密度を決定し
た。ほぼ３０ｇのチョップトファイバーを６２.０７ｃ
ｍ2の内部断面積のアルミニウムシリンダー内に充填し
た。ファイバー試料を圧縮するために５ポンドのプラン
ジャーを用い、そして圧縮された高さを記録した。次に
嵩密度が０.１２であると計算した。このファイバーの
第２回目の試料を１リットルのビーカーに「注いだ」。
使用したファイバーの重量を記録して占有容積を計算し
た。「自由」嵩密度が０.０３３ｇ／ｃｃであると計算
した。
【００２８】
【実施例４】湿潤ファイバー重量基準でほぼ２０％の水
を含んでいたことを除き、湿潤チョップトＡＵ４ファイ
バーを、比較例２に記述した方法を用いて嵩密度用に試
験した。湿潤チョップトファイバーをアルミニウムシリ
ンダー内に充填し、そして湿潤状態で圧縮した。ファイ
バーを次に乾燥し、そして乾燥基準の嵩密度が０.９７
ｇ／ｃｃであると計算した。
を含んでいたことを除き、湿潤チョップトＡＵ４ファイ
バーを、比較例２に記述した方法を用いて嵩密度用に試
験した。湿潤チョップトファイバーをアルミニウムシリ
ンダー内に充填し、そして湿潤状態で圧縮した。ファイ
バーを次に乾燥し、そして乾燥基準の嵩密度が０.９７
ｇ／ｃｃであると計算した。
【００２９】
【実施例５】アルミニウムシリンダー内に充填する前に
ファイバーを乾燥したことを除き、実施例１に記述した
ように製造した湿潤チョップトＡＵ４ファイバーを実施
例４に記述した方法を用いて嵩密度用に試験した。圧縮
後、嵩密度が０.５９ｇ／ｃｃであると計算した。
ファイバーを乾燥したことを除き、実施例１に記述した
ように製造した湿潤チョップトＡＵ４ファイバーを実施
例４に記述した方法を用いて嵩密度用に試験した。圧縮
後、嵩密度が０.５９ｇ／ｃｃであると計算した。
【００３０】
【実施例６】水含量が湿潤ファイバー重量基準でほぼ１
５％であることを除き実施例１に記述したように製造し
た３２０７.４ｇのチョップト０.６ｃｍ（１／４”）Ａ
Ｕ４カーボンファイバーを、内部直径８.２ｃｍ（３.２
４”）及び長さ５６.５ｃｍ（２２.２５”）のルーサイ
ト（Ｌｕｃｉｔｅ）チューブに充填した。充填後、ファ
イバーを手動で圧縮し、〜８０℃の温度で乾燥した。フ
ァイバーの乾燥重量は２７２３.５ｇであった。３００
６ｃｍ3の充填容積基準で、計算嵩密度は０.９１ｇ／ｃ
ｃであった。
５％であることを除き実施例１に記述したように製造し
た３２０７.４ｇのチョップト０.６ｃｍ（１／４”）Ａ
Ｕ４カーボンファイバーを、内部直径８.２ｃｍ（３.２
４”）及び長さ５６.５ｃｍ（２２.２５”）のルーサイ
ト（Ｌｕｃｉｔｅ）チューブに充填した。充填後、ファ
イバーを手動で圧縮し、〜８０℃の温度で乾燥した。フ
ァイバーの乾燥重量は２７２３.５ｇであった。３００
６ｃｍ3の充填容積基準で、計算嵩密度は０.９１ｇ／ｃ
ｃであった。
【００３１】
【実施例７】実施例１に記述したように製造した湿潤
０.６ｃｍ（１／４”）チョップトＡＵ４ファイバーを
内部容積２０７４６ｃｍ3の箱に充填した。充填後、フ
ァイバーを９５℃で１日、続いて１０４℃で３日間乾燥
し、その後ファイバーを恒量に乾燥した。箱は１３９８
０ｇの乾燥ファイバーを含み、嵩密度は０.６７ｇ／ｃ
ｃであった。
０.６ｃｍ（１／４”）チョップトＡＵ４ファイバーを
内部容積２０７４６ｃｍ3の箱に充填した。充填後、フ
ァイバーを９５℃で１日、続いて１０４℃で３日間乾燥
し、その後ファイバーを恒量に乾燥した。箱は１３９８
０ｇの乾燥ファイバーを含み、嵩密度は０.６７ｇ／ｃ
ｃであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォーレン・チャールズ・シンプ アメリカ合衆国デラウェア州19805，ウィ ルミントン，ウッドランド・パーク，ワイ ルドウッド・ドライブ 2030
Claims (24)
- 【請求項１】 次の工程： （１）揮発性のサイズ剤を含んで成る液体で連続アンサ
イズファイバートウを湿らせること、（２）液体状態に
あるサイズ剤で湿っている間に前記ファイバーを前もっ
て決定された大きさに細断すること、そして（３）揮発
によってサイズ剤を除去するとともに、ファイバー内に
おいて何らの構造変化も生じない温度及び圧力にチョッ
プトファイバーを暴露することを特徴とする、チョップ
トファイバーストランドの製造方法。 - 【請求項２】 サイズ剤が揮発され、そして次にチョッ
プトファイバーが容器に包装されることをさらに特徴と
する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 チョップトファイバーが容器に包装さ
れ、そして次にサイズ剤が揮発されることをさらに特徴
とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 包装の間に圧力を加えることをさらに特
徴とする、請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 包装の間に圧力を加えることをさらに特
徴とする、請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】 チョップトファイバートウを母材樹脂中
に分散させ、次にサイズ剤を揮発させることをさらに特
徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 サイズ剤を揮発させ、そして次にチョッ
プトファイバートウを母材樹脂中に分散させることをさ
らに特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 サイズ剤に不溶性である有機ファイバー
トウ、無機ファイバートウ、及びそれらの混合物からフ
ァイバートウが選択されることをさらに特徴とする、請
求項１〜７のいずれかに記載の方法。 - 【請求項９】ファイバートウが無機ファイバートウであ
ることをさらに特徴とする、請求項１〜８のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項１０】 ファイバートウが、カーボンファイバ
ートウ、ガラスファイバートウ、金属ファイバートウ及
びセラミックファイバートウ、並びにそれらの混合物よ
り成る群から選択されることをさらに特徴とする、請求
項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 ファイバートウがカーボンファイバー
トウであることをさらに特徴とする、請求項１０に記載
の方法。 - 【請求項１２】 ファイバートウがポリアクリロニトリ
ル由来のカーボンファイバートウであることをさらに特
徴とする、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 揮発性のサイズ剤が、水、アルコー
ル、ケトン、塩素化炭化水素及びそれらの混合物より成
る群から選択されることをさらに特徴とする、請求項１
〜１３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１４】 揮発性のサイズ剤が水を含んで成るこ
とをさらに特徴とする、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 揮発性のサイズ剤が湿潤ファイバーの
５重量％〜７５重量％の量で存在することをさらに特徴
とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１６】 揮発性のサイズ剤が湿潤ファイバーの
１０重量％〜４０重量％の量で存在することをさらに特
徴とする、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 チョップトファイバーストランドがフ
ァイバーの密度の２０％より大きな嵩密度を有する、請
求項３に記載の方法。 - 【請求項１８】 チョップトファイバーストランドがフ
ァイバーの密度の３３％より大きな嵩密度を有する、請
求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 チョップトファイバーストランドがフ
ァイバーの密度の２０％より大きな嵩密度を有する、請
求項４に記載の方法。 - 【請求項２０】 チョップトファイバーストランドがフ
ァイバーの密度の３３％より大きな嵩密度を有する、請
求項５に記載の方法。 - 【請求項２１】 チョップトファイバーストランドがフ
ァイバーの密度の少なくとも４０％の嵩密度を有する、
請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 揮発性のサイズ剤が水であり、そして
ファイバートウがＰＡＮ由来のカーボンファイバートウ
であることをさらに特徴とする、請求項１〜２１のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項２３】 アンサイズカーボンファイバーの束を
含んで成る製品であって、前記ファイバーの束が０．７
５ｇ／ｃｃより大きな嵩密度を有する前記工業製品。 - 【請求項２４】 前記のカーボンファイバーがＰＡＮ由
来のカーボンファイバーである、請求項２３に記載の製
品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1402093A | 1993-02-05 | 1993-02-05 | |
| US014020 | 1993-02-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257021A true JPH06257021A (ja) | 1994-09-13 |
Family
ID=21763064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6013376A Pending JPH06257021A (ja) | 1993-02-05 | 1994-02-07 | チョップトファイバーストランドの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5525180A (ja) |
| EP (1) | EP0609711A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06257021A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002227041A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-14 | Teijin Ltd | ポリエステル短繊維の製造方法 |
| WO2005012607A1 (ja) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Teijin Fibers Limited | 極短繊維の製造方法及びその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0609711A1 (en) | 1994-08-10 |
| US5525180A (en) | 1996-06-11 |
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